光電子移動に基づいたDNAの局所的構造解析と遺伝子治療への応用

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05680524
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 杉山 弘 京都大学, 工学部, 助教授 (50183843)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斉藤 烈 京都大学, 工学部, 教授 (20026082)
• Keywords: 電子移動 / DNA構造 / 光遺伝子治療

Research Abstract

本研究は、我々がアデニン、ブロモウラシル配列で見い出した光電子移動反応を核酸の局所構造解析に利用することを目的とするものである。すでに我々は、この反応が2本鎖DNA中で効率よくおこることを見い出しているので、今年度は、まずこの光反応の機構や反応性についてさらに検討を加え、次に種々のDNA構造中にブロモウラシルを組みこみ、DNA構造と反応性のパラメータをとった。
1)デオキシリボース2'-カチオンへの1,2-ヒドリド転位
アデニン-ブロモウラシル配列では、アデニンのデオキシリボースで選択的な1'酸化がおき、アデニン-ヨードウラシルでは、競争的な1'位、2'位の酸化がおきる。また後者の反応においては、酸素依存性が見られ、低酸素下では1'の割合が増加した。そこで2'-ヨードウリジンを用いて、その光反応性を詳細に検討した。その結果、デオキシリボース2'位カチオンへ1'位ヒドリドが転位することを見い出した。この結果はDNAの水素引き抜きの機構解析において重要な知見である。
2)A型構造における反応
DNA-RNAハイブリッドは、A型構造をとることが示されている。そこでアデニン-ブロモウラシル配列をもつDNAを、それと相補的なRNA分子と2本鎖を形成させその光反応性をみた。その結果、反応はB型DNAと比べ2倍程加速した。これはA型構造においてプリン-ピリミジン配列で塩基の重なりが大きいことと対応しており、本反応における塩基の重なりの重要性が確認された。
3)Z型構造における反応
Z型構造において塩基間の重なりは、ピリミジン-プリン配列、プリン-ビリミジン配列どちらにおいてもB型DNAよりも大きい。実際、Z型DNA中のブロモウラシルの反応性は、どちらの場合も飛躍的に増大した。

Research Products

• [Publications] H.Sugiyama: "Photoinduced Deoxyribose C2' oxidation in DNA.Alkali-Dependent Cleavage of Erythrose-Containing Sites via a Retroaldol Reaction" J.Am.Chem.Soc.115. 4443-4448 (1993)
• [Publications] H.Sugiyama: "Chemistry of Oxidatial DNA Strand Scission" Nucleic Acids Symposium Series. 29. 125-126 (1993)